CN109308843A - 透明显示屏及制备方法和车载透明抬头显示系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种透明显示屏及制备方法和车载透明抬头显示系统。所述的透明显示屏包括:基层，所述的基层采用透光材料制成；设置于基层上表面的反射层阵列，所述的反射层阵列由表面设置有反射层的多个凸台单元组成；所述的反射层与所述的基层上表面的法线形成的夹角的角度≥45°；任意两个反射层平行或形成小于5°的夹角；当光线从所述的基层的下表面入射所述的透明显示屏时，所述的光线至少部分能够透过所述的透明显示屏；当光线从所述的基层的上表面的同侧照射所述的透明显示屏时，所述的光线至少部分能够被所述的反射层反射。所述透明显示屏适用于飞机或汽车风挡玻璃的抬头显示屏，综合性能良好，且其结构简单，成本经济，从而更加实用。
Description
技术领域
本发明涉及玻璃加工领域，特别涉及一种透明显示屏及制备方法和车载透明抬头显示系统，所述的透明显示屏尤其适用于飞机、汽车的风挡玻璃的抬头显示屏。
背景技术
透明的玻璃作为汽车、飞机的风挡已经很多年了，人们主要利用的是玻璃具有较高的可见光透光率这一性质。随着技术的发展和多功能的需要，人们把越来越多的性能集成在玻璃上，让其不仅拥有原来的高透性能，还具有其他的一些功能。其中，在透明玻璃上的投影成像使玻璃额外具有了成像功能，将该具有成像功能的玻璃用作汽车、飞机的风挡玻璃，即可在汽车、飞机上使用HUD(head μp display抬头显示屏)技术。HUD技术最早使用在战斗机上，其运用光学反射的原理把一些重要参数映射到风挡玻璃上，使驾驶员不用频繁低头来观察各个参数，避免了驾驶员在驾驶的时候分散注意力。近年来被广泛的运用在汽车上，原理大致相同，技术比较成熟。
现有技术中被广泛应用的HUD技术共有七种，其中，LCD投影成像技术、DLP投影成像技术、激光投影技术、透明OLED成像技术、TFT投影技术和LCOS成像技术，此六种技术要么造价昂贵，要么不耐高温或者显示单一；第七种技术是：将一层可成像的薄膜贴附在玻璃表面上，投影仪聚焦于此薄膜表面上，形成可视的图像，为驾驶员提供需要的信息。此种技术中，薄膜利用其对投影光线的高反射和漫反射性能，将来自飞机、汽车舱内的入射光线通过薄膜中漫反射材料,通常是反光颗粒的反射，传递至驾驶员的眼睛。现有的七种HUD技术的参数对比如下表一：
表一 现有的七种HUD技术的参数对比
在玻璃表面粘贴薄膜，通过提高玻璃的漫反射而实现投影成像的同时会带来以下缺陷，如对玻璃的透光度有较大的影响、玻璃的雾度增大，降低驾驶员对玻璃的透光性及清晰度的体验；另外，当舱外较明亮时，漫反射光强度远低于舱外光线传入舱内的照度时，投影图案会模糊不清，甚至失去成像效果。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种透明显示屏及制备方法和车载透明抬头显示系统，所述的透明显示屏尤其适用于飞机、汽车的风挡玻璃的抬头显示屏；所述的透明显示屏具有良好的综合性能，在舱外10000流明时，舱内投影仪400-800流明时，投影图像清晰可见；而且，所述的透明显示屏的结构简单，成本经济，从而更加适于实用。
本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本发明提出的一种透明显示屏，其包括：基层，所述的基层采用透光材料制成；设置于基层上表面的反射层阵列，所述的反射层阵列由表面设置有反射层的多个凸台单元组成；所述的反射层与所述的基层上表面的法线形成的夹角的角度≥45°；任意两个反射层平行或形成小于5°的夹角；当光线从所述的基层的下表面入射所述的透明显示屏时，所述的光线至少部分能够透过所述的透明显示屏；当光线从所述的基层的上表面的同侧照射所述的透明显示屏时，所述的光线至少部分能够被所述的反射层反射。
本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。
优选的，前述的透明显示屏，其中所述的凸台单元为多棱柱；所述的多棱柱的一个侧面与所述的基层的上表面接触。
优选的，前述的透明显示屏，其中所述的凸台单元为三棱柱和/或四棱柱；所述的三棱柱和/或四棱柱的一个侧面与所述的基层的上表面接触。
优选的，前述的透明显示屏，其中所述的三棱柱的主截面为直角三角形；所述的直角三角形的一条直角边位于所述的基层的上表面内；所述的反射层设置于所述的直角三角形的斜边所在的平面上；或者，所述的四棱柱的主截面为直角梯形；所述的直角梯形的下底位于所述的基层的上表面内；所述的反射层设置于所述的直角梯形的斜边所在的平面上。
优选的，前述的透明显示屏，其中所述的凸台单元在垂直于所述的基层的上表面的方向的高度为1-2μm；且，在所述的三棱柱和/或四棱柱的主截面内，所述的反射层在所述的基层的上表面的正投影线段的长度为5-10μm；且相邻的所述的正投影线段之间的距离为5-30μm。
优选的，前述的透明显示屏，其中所述的凸台单元采用透光材料制成。
优选的，前述的透明显示屏，其中所述的凸台单元采用玻璃或有机玻璃制成。
优选的，前述的透明显示屏，其中所述的基层与所述的凸台单元采用相同的材质一体化成型。
优选的，前述的透明显示屏，其中所述的反射层为高反射膜。
优选的，前述的透明显示屏，其中所述的反射层上设置有由有机溶液喷涂形成的柔性膜。
优选的，前述的透明显示屏，其中当光线从所述的基层的下表面垂直入射所述的透明显示屏时，大于或者等于70％的光线能够透过所述的透明显示屏。
本发明的目的及解决其技术问题还采用以下的技术方案来实现。依据本发明提出的前述的透明显示屏的制备方法，所述的方法包括以下步骤：
步骤一、在所述的基层表面设置凸台单元；
1)制作所述的凸台单元的耐高温模板；
2)将所述的基层加热至软化点；
3)将所述的耐高温模板置于上述2)加热的基层上；
4)在所述的耐高温模板上施加压力，将所述的耐高温模板上的凸台单元压印在基层的上表面；
或者，按照上述步骤1)-4)，采用有机薄膜替代所述的基层，将凸台单元结构压印在有机薄膜上；然后，再将上述压印有凸台单元结构的有机薄膜贴附在所述的基层上；
步骤二、在所述的凸台单元的斜面上溅射高反射的透明材料薄膜。
本发明的目的及解决其技术问题还采用以下的技术方案来实现。依据本发明提出的车载透明抬头显示系统，包括投影仪和透明显示屏，所述的投影仪用于向透明显示屏的反射层提供入射光；所述的投影仪和透明显示屏通过能够调节彼此相对位置的连接装置连接。。
借由上述技术方案，本发明提供的透明显示屏及制备方法和车载透明抬头显示系统至少具有下列优点：
1、所述的透明显示屏采用平行设置的反射层将来自投影仪的光线，较大、较集中地入射驾驶员的视野，即使是舱外较明亮的时候，驾驶员仍然能够较为清晰的看清投影在玻璃表面的图案；
2、所述的透明显示屏的反射层采用高反射材料，利用其取向反射能力，将现有技术通过漫反射实现图形成像的方法变更成通过集中反射实现图形成像的方法，提高了图像成像的分辨率、亮度和对比度；
3、所述的透明显示屏采用光线的取向反射方式，较大程度上降低了玻璃雾度的增加，并且减小了投影成像效果对玻璃透光性能的影响；
4、所述的透明显示屏的凸台单元的宽度尺寸相同，相邻的凸台单元之间存在间距且间距相等，对玻璃的透光度没有影响；
5、所述的透明显示屏只是在玻璃上制作沟槽或者凸起，具有结构简单、成本经济且耐高温等优点；
6、所述的透明显示屏设置反射层阵列结构，其高度仅仅1-2μm，且沟槽或者凸起的间距仅为5-30μm；所述的结构克服了现有技术仅能显示数字、字母或者简单图像的缺陷，其能够显示复杂的图像；
7、所述的车载透明抬头显示系统采用透明显示屏，所述的透明显示屏的雾度低，透明性好，不影响驾驶员的视野；同时所述的透明显示屏的清晰度高，将参数投射至所述的透明显示屏，驾驶员在开车的同时不用低头即可随时掌握行车参数。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。
附图说明
图1是本发明提出的凸台单元为直角三角形的截面示意图；
图2是本发明提出的凸台单元为直角梯形的截面示意图；
图3是本发明提出的凸台单元为直角三角形的原理示意图；
图4是本发明提出的凸台单元为直角梯形的原理示意图。
具体实施方式
为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效,以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的一种透明显示屏及制备方法和车载透明抬头显示系统，其具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。
如图1-图4所示，本发明提出一种透明显示屏，其包括：基层1，所述的基层1采用透光材料制成；设置于基层1上表面的反射层阵列，所述的反射层阵列由表面设置有反射层3的多个凸台单元2组成；所述的反射层3与所述的基层1上表面的法线l形成的夹角α的角度≥45°；任意两个反射层3平行或形成小于5°的夹角；当光线从所述的基层1的下表面入射所述的透明显示屏时，所述的光线至少部分能够透过所述的透明显示屏；当光线从所述的基层1的上表面的同侧照射所述的透明显示屏时，所述的光线至少部分能够被所述的反射层反射。
优选的，前述的透明显示屏，其中所述的基层1采用玻璃或有机玻璃制成。
所述的反射层3能够接收同一光源发射的光线且以垂直于所述的上表面的方向反射光线。
优选的，前述的透明显示屏，其中所述的凸台单元2为多棱柱；所述的多棱柱的一个侧面与所述的基层1的上表面接触。
优选的，前述的透明显示屏，其中所述的凸台单元2为三棱柱和/或四棱柱；所述的三棱柱和/或四棱柱的一个侧面与所述的基层1的上表面接触。
优选的，前述的透明显示屏，其中所述的三棱柱的主截面为直角三角形；所述的直角三角形的一条直角边位于所述的基层1的上表面内；所述的反射层3设置于所述的直角三角形的斜边所在的平面上；所述的四棱柱的主截面为直角梯形；所述的直角梯形的下底位于所述的基层1的上表面内；所述的反射层3设置于所述的直角梯形的斜边所在的平面上。
优选的，前述的透明显示屏，其中所述的凸台单元2在垂直于所述的基层1的上表面的方向的高度H为1-2μm；且，在所述的三棱柱和/或四棱柱的主截面内，所述的反射层3在所述的基层1的上表面的正投影线段L1的长度为5-10μm，且相邻的所述的正投影线段之间的距离L2为5-30μm。
优选的，前述的透明显示屏，其中所述的凸台单元2采用透光材料制成。
优选的，前述的透明显示屏，其中所述的基层1与所述的凸台单元2采用相同的材质一体化成型。
优选的，前述的透明显示屏，其中所述的反射层3为高反射膜。
优选的，前述的透明显示屏，其中所述的反射层3由高反射的透明材料形成。
优选的，前述的透明显示屏，其中所述的反射层3采用氧化铟锡溅射形成；所述的氧化铟锡简称ITO。
优选的，前述的透明显示屏，其中所述的反射层3上设置有由有机溶液喷涂形成的柔性膜。
优选的，前述的透明显示屏，其中当光线从所述的基层的下表面垂直入射所述的透明显示屏时，大于或者等于70％的光线能够透过所述的透明显示屏。
所述的透明显示屏既要保证对室外光线的透射性，以便于驾驶员能够很好的视野；同时所述的透明显示屏又要保证所形成的图像显示清晰，以便于驾驶员可以很方便地获取驾驶需要的重要参数和信息。
本发明还提出一种前述的透明显示屏的制备方法，所述的方法包括以下步骤：
步骤一、在所述的基层表面设置凸台单元；
1)制作所述的凸台单元的耐高温模板；
2)将所述的基层加热至软化点；
3)将所述的耐高温模板置于上述2)加热的基层上；
4)在所述的耐高温模板上施加压力，将所述的耐高温模板上的凸台单元结构压印在基层的上表面；
或者，按照上述步骤1)-4)，采用有机薄膜替代所述的基层，将凸台单元结构压印在有机薄膜上；然后，再将上述压印有凸台单元结构的有机薄膜贴附在所述的基层上；
步骤二、在所述的凸台单元的斜面上溅射高反射的透明材料薄膜。
优选的，前述的透明显示屏的制备方法，其中所述的制造耐高温模板采用光刻技术。
优选的，前述的透明显示屏的制备方法，其中步骤一所述的贴附为通过粘合剂粘贴。
本发明还提出一种车载透明抬头显示系统，包括投影仪和透明显示屏，所述的投影仪用于向透明显示屏的反射层3提供入射光；所述的投影仪和透明显示屏通过能够调节彼此相对位置的连接装置连接。
所述的显示系统包括若干数据信号输入接口；所述的数据信号包括文字、图像、视频文件或仪表监测的参数数据；所述的显示系统包括信息转换模块，用于将所接收的数据信号转换为图像信号和视频信号并通过显示系统的输出端输出；所述的投影仪连接所述的显示系统的输出端，将所述的图像信号和视频信号投射至所述的透明显示屏上。
所述的显示系统的输入接口可以连接手机、电脑或者导航仪等智能终端；所述的显示系统的输入接口同时连接所述的车辆或飞机的仪表，能够接收所述的车辆或飞机行驶的重要参数。
实施例1：
所述的基层1使用玻璃；所述的凸台单元2也是玻璃材质；所述的凸台单元2为横截面为直角三角形的三棱柱凸起，斜边对应的三棱柱的侧面上设置有反射层3；所述的反射层3为在所述侧面上溅射氧化铟锡形成；所述的基层1和凸台单元2一体化成型；所述的直角三角形垂直于基层1的上表面方向的高度H为1μm，直角三角形的另一条直角边所在的平面宽度为5μm；相邻所述的直角三角形的间距为5μm。
在舱外10000流明情况下，舱内投影仪400流明，投影图像清晰可见。
实施例2：
同实施例1，区别在于：所述的凸台单元2为横截面为直角梯形的凸起，也即横截面为直角三角形的沟槽；所述的凸台单元2的直角梯形的高度H为2μm，直角梯形的斜边在上表面的投影宽度为10μm；直角梯形的上底的宽度，也即直角三角形的沟槽的间距为30μm。
在舱外10000流明情况下，舱内投影仪800流明，投影图像清晰可见。
本发明权利要求和/或说明书中的技术特征可以进行组合，其组合方式不限于权利要求中通过引用关系得到的组合。通过权利要求和/或说明书中的技术特征进行组合得到的技术方案，也是本发明的保护范围。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
Claims (10)
1.一种透明显示屏，其特征在于，其包括：
基层，所述的基层采用透光材料制成；
设置于基层上表面的反射层阵列，所述的反射层阵列由表面设置有反射层的多个凸台单元组成；所述的反射层与所述的基层上表面的法线形成的夹角的角度≥45°；任意两个反射层平行或形成小于5°的夹角；
当光线从所述的基层的下表面入射所述的透明显示屏时，所述的光线至少部分能够透过所述的透明显示屏；
当光线从所述的基层的上表面的同侧照射所述的透明显示屏时，所述的光线至少部分能够被所述的反射层反射。
2.根据权利要求1所述的透明显示屏，其特征在于，
所述的凸台单元为三棱柱和/或四棱柱；
所述的三棱柱和/或四棱柱的一个侧面与所述的基层的上表面接触。
3.根据权利要求2所述的透明显示屏，其特征在于，
所述的三棱柱的主截面为直角三角形；所述的直角三角形的一条直角边位于所述的基层的上表面内；所述的反射层设置于所述的直角三角形的斜边所在的平面上；或者，
所述的四棱柱的主截面为直角梯形；所述的直角梯形的下底位于所述的基层的上表面内；所述的反射层设置于所述的直角梯形的斜边所在的平面上。
4.根据权利要求3所述的透明显示屏，其特征在于，
所述的凸台单元在垂直于所述的基层的上表面的方向的高度为1-2μm；且，在所述的三棱柱和/或四棱柱的主截面内，所述的反射层在所述的基层的上表面的正投影线段的长度为5-10μm；且相邻的所述的正投影线段之间的距离为5-30μm。
5.根据权利要求1所述的透明显示屏，其特征在于，
所述的凸台单元采用透光材料制成。
6.根据权利要求1所述的透明显示屏，其特征在于，
所述的基层与所述的凸台单元采用相同的材质一体化成型。
7.根据权利要求1所述的透明显示屏，其特征在于，
所述的反射层为高反射膜；
所述的反射层上设置有由有机溶液喷涂形成的柔性膜。
8.根据权利要求1所述的透明显示屏，其特征在于，
当光线从所述的基层的下表面垂直入射所述的透明显示屏时，大于或者等于70％的光线能够透过所述的透明显示屏。
9.根据权利要求1-8所述的透明显示屏的制备方法，其特征在于，所述的方法包括以下步骤：
步骤一、在所述的基层表面设置凸台单元；
1)制作所述的凸台单元的耐高温模板；
2)将所述的基层加热至软化点；
3)将所述的耐高温模板置于上述2)加热的基层上；
4)在所述的耐高温模板上施加压力，将所述的耐高温模板上的凸台单元结构压印在基层的上表面；
或者，按照上述步骤1)-4)，采用有机薄膜替代所述的基层，将凸台单元结构压印在有机薄膜上；然后，再将上述压印有凸台单元结构的有机薄膜贴附在所述的基层上；
步骤二、在所述的凸台单元的斜面上溅射高反射的透明材料薄膜。
10.一种车载透明抬头显示系统，包括投影仪和透明显示屏，其特征在于，
所述的投影仪用于向透明显示屏的反射层提供入射光；
所述的投影仪和透明显示屏通过能够调节彼此相对位置的连接装置连接。
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